상대성이론은 시공간과 중력에 관한 기본이론으로 주로 아인슈타인이 창시한 것으로 특수상대성이론(특수상대성이론)과 일반상대성이론(일반상대성이론)으로 나누어진다. 상대성 이론의 기본 가정은 빛의 속도 일정, 상대성 원리, 등가 원리이다. 상대성 이론과 양자 역학은 현대 물리학의 두 가지 기본 기둥입니다. 고전물리학의 기초가 되는 고전역학은 고속으로 움직이는 물체나 미세한 조건의 물체에는 적합하지 않습니다. 상대성 이론은 고속 운동 문제를 해결하고, 양자 역학은 미세한 아원자 조건의 문제를 해결합니다. 상대성 이론은 우주와 자연에 대한 인류의 '상식' 개념을 크게 변화시켰으며, '동시상대성 이론', '4차원 시공간', '곡선 공간' 등 전혀 새로운 개념을 제시했다.
특수 상대성 이론
본문: 특수 상대성 이론
특수 상대성 이론은 관성계에 대한 논의에만 국한된 상대성 이론입니다. 공간과 시간에 대한 뉴턴의 견해는 공간은 모든 지점에서 편평하고 등방성이며 등방성인 3차원 공간이며, 시간은 공간과 독립된(따라서 절대적인) 단일 차원이라고 주장합니다. 특수 상대성 이론은 공간과 시간이 서로 독립된 것이 아니라 통일된 4차원 시공간 전체이며, 절대적인 공간과 시간은 없다고 믿습니다. 특수 상대성 이론에서는 시공간 전체가 모든 지점에서 여전히 평평하고 등방성이며 등방성이라는 것이 "지구 관성계"에 해당하는 이상적인 상황입니다. 특수 상대성 이론은 진공에서 빛의 속도가 일정하다는 것을 기본 가정으로 삼고, 위에서 언급한 공간과 시간의 특성과 특수 상대성 이론을 결합하여 로렌츠 변환을 유도할 수 있습니다.
일반 상대성 이론
주요 기사: 일반 상대성 이론
일반 상대성 이론은 앨버트 아인슈타인이 1915년에 발표한 이론입니다. 아인슈타인은 중력과 관성력이 동일하다는 '등가 원리'를 제안했습니다. 이 원리는 중력 질량과 관성 질량의 동등성에 기초합니다(현재 실험에서는 10-6-112의 정확도 범위 내에서 여전히 중력 질량과 관성 질량 사이에 차이가 없음이 확인되었습니다). 등가 원리에 따르면, 아인슈타인은 특수 상대성 원리를 일반 상대성 원리로 확장했습니다. 즉, 물리 법칙의 형태는 모든 기준 시스템에서 변하지 않습니다. 객체의 운동 방정식은 해당 참조 프레임의 측지 방정식입니다. 측지 방정식은 물체 자체의 물리적 특성과는 아무런 관련이 없으며 공간과 시간의 국지적인 기하학적 특성에만 의존합니다. 중력은 시공간의 국부적 기하학적 특성의 표현입니다. 물질 덩어리의 존재는 공간과 시간의 곡률을 유발합니다. 곡선의 공간과 시간에서도 물체는 여전히 최단 거리를 따라 이동합니다(즉, 측지선을 따라 이동합니다. 유클리드 공간에서는 직선 이동입니다). 예를 들어, 지구는 태양을 따라 움직입니다. 곡선형 시공간의 측지선 운동은 실제로 태양을 중심으로 회전하여 중력 효과를 유발합니다. 지구의 곡면처럼 직선으로 움직이면 지구 표면에서도 실제로는 큰 원을 돈다.
특수상대성이론의 기본원리
물질은 상호작용하면서 영원히 운동한다. 움직이지 않는 물질은 없고, 물질 없이는 운동이 없다. 그러므로 움직임은 물질들의 상호관계 속에서 기술되어야 하며, 움직임을 단독으로 기술하는 것은 불가능하다. 즉, 움직임에는 참조 객체가 있어야 하며 이 참조 객체가 참조 시스템입니다.